電波リアルタイムイメージング「m-Widar」─ 壁越し・コーナー裏・超高速物体を遠隔撮像
レーダー発展型・計算イメージングで隠れた物体を可視化
電波信号で隠れた動く物体のリアルタイム画像・動画を生成する手法を開発。壁越し・コーナー裏の撮像、2万マイル/時(約3.2万km/h)で飛ぶミリメートル級宇宙デブリ追跡など、スタンドオフ距離から実現。
従来レーダーとの違い:m-Widar の革新性
- 従来マルチサイトレーダー:1 送信機+複数受信機で三角測量
- m-Widar:複数送信機+1 受信機構成
実証実験
無響室で、石膏ボード越しに移動する人物の 3D シーン撮像に成功。送信電力は携帯電話 12 台相当、距離約 10 m。潜在的到達距離は数 km、送信電力・受信感度向上でさらに延伸可能。
技術的基盤:過渡レンダリングと新数式
2008 年から画像再構成ツールとして存在した過渡レンダリング(計算イメージングの一種)を基盤に、通信符号・ネットワーク管理・機械学習・先進イメージング等の手法を融合し、新たな数学的再構成式を構築。
各送信機が特定ランダムシーケンスで異なるパルスパターンを同時放射。相互干渉による時空間情報から画像再構成。
性能指標
- 周波数帯:200 MHz 〜 10 GHz(マイクロ波含む無線スペクトル上半分)
- 受信機:2 アンテナ+信号デジタイザ
- 処理:ノートPC→GPU で画像再構成
- サンプリング:15 億サンプル/秒 → 366 kHz フレームレート(スマホ動画の 100〜1,000 倍)
- 解像度:12 アンテナで 4096 画素、10 m シーンで約 10 cm 分解能
将来展開
- 送信アンテナ増設、高速ランダム信号発生器・デジタイザ導入で解像度向上
- 量子もつれ活用で更なる高画質化
- 可視光(超高速レーザー)送信へ適応 → 解像度向上だが壁透過性喪失
- 音波(ソナー・超音波)応用も可能
- 緊急事態撮像、宇宙デブリ監視、衝撃波速度測定(爆発評価)、心拍・呼吸などバイタルサイン監視への応用期待
研究者 Q&A
Fabio da Silva 氏が Tech Briefs 誌に m-Widar を解説。
センサー
- AIがディープニューラルネットワークで完全な暗闇の中の不可視物体を可視化
- 半導体レーザーでマイクロ波発信・無線受信実現、超高速Wi-Fiへの道筋
- RF・マイクロ波PCB設計の必須原則:信頼性の高い性能を実現
- 先進THzイメージングカメラで固体内部の高解像度可視化を実現
- サーモグラフィ:隠れた詳細を可視化し精密分析を実現
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